【演習】ホイヘンスの原理

物理【波】補講『ホイヘンスの原理』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

ホイヘンスの原理ホイヘンスの原理を用いると，回折・反射・屈折という波特有の現象を統一的に説明可能。「屈折の法則の導き方も一応知っておきたい！」という人は是非読んでください。...

問題

[Level.1]
平面波の波面の伝わり方を，ホイヘンスの原理を用いて説明せよ。

[Level.2]
波の回折がなぜ起こるのかを，ホイヘンスの原理に基づいて説明せよ。

[Level.3]
波の屈折がなぜ起こるのかを，ホイヘンスの原理に基づいて説明せよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
ある時刻の波面の各点から素元波が生じ，その共通接線として次の波面がつくられる。 つまり，平面波の波面は平行を保ちながら進む（直進する）。

[Level.2]
障害物の端で生じた素元波によって，障害物の裏にも波面がつくられるため。

[Level.3]
波が最初に進んでいた媒質と，入射先の媒質で波の進む速さが変わることにより，素元波の半径が変化するため。